電氣係統感性負載幹擾的成因及抑製方法
發布時間:2017-04-14 來源:徐小東 責任編輯:wenwei
【導讀】在工程機械電氣係統設計中不可避免地存在一些感性負載,如啟動線圈、繼電器、電磁閥、電dian喇la叭ba和he空kong調tiao離li合he器qi等deng。當dang斷duan開kai或huo接jie通tong這zhe些xie感gan性xing負fu載zai的de電dian源yuan時shi,都dou將jiang在zai電dian感gan線xian圈quan兩liang端duan產chan生sheng高gao於yu電dian源yuan電dian壓ya幾ji倍bei乃nai至zhi幾ji十shi倍bei的de反fan向xiang瞬shun時shi電dian動dong勢shi,這zhe種zhong因yin電dian磁ci感gan應ying而er產chan生sheng的de脈mai衝chong電dian壓ya不bu僅jin能neng使shi控kong製zhi器qi件jian的de觸chu點dian間jian產chan生sheng電dian擊ji穿chuan,出chu現xian飛fei弧hu放fang電dian現xian象xiang,而er且qie能neng使shi其qi他ta電dian子zi儀yi表biao或huo元yuan件jian性xing能neng惡e化hua甚shen至zhi損sun壞huai,大da大da降jiang低di其qi壽shou命ming和he可ke靠kao性xing。
1 脈衝電壓的形成
一般感性負載可等價如圖1所示。

IR電(dian)路(lu)在(zai)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)閉(bi)合(he)瞬(shun)間(jian),電(dian)壓(ya)及(ji)電(dian)流(liu)都(dou)隨(sui)時(shi)間(jian)而(er)變(bian)化(hua),稱(cheng)為(wei)過(guo)渡(du)過(guo)程(cheng)。之(zhi)所(suo)以(yi)出(chu)現(xian)這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang),是(shi)由(you)於(yu)當(dang)線(xian)圈(quan)中(zhong)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)時(shi),線(xian)圈(quan)本(ben)身(shen)就(jiu)產(chan)生(sheng)自(zi)感(gan)電(dian)動(dong)勢(shi)來(lai)阻(zu)礙(ai)電(dian)流(liu)的(de)這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)阻(zu)礙(ai)作(zuo)用(yong),經(jing)過(guo)一(yi)定(ding)時(shi)間(jian)以(yi)後(hou)電(dian)壓(ya)及(ji)電(dian)流(liu)才(cai)能(neng)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai),電(dian)流(liu)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai)的(de)63%所需時間稱為時間常數T,可由下式表示。
L愈大,R愈小,時間常數就愈大,與電源電壓的大小無關。
由於線圈的自感而產生的反向電動勢的幅值可由式(2)計算。
式中:
L——線圈中的電感;
當控製開關切斷電路時,瞬時脈衝電壓
將jiang產chan生sheng電dian弧hu,電dian弧hu是shi由you於yu氣qi體ti中zhong有you大da量liang的de帶dai電dian粒li子zi作zuo定ding向xiang運yun動dong而er產chan生sheng的de。觸chu點dian在zai分fen離li的de瞬shun間jian其qi間jian隙xi很hen小xiao,電dian路lu電dian壓ya幾ji乎hu全quan部bu降jiang落luo在zai觸chu點dian之zhi間jian,在zai觸chu點dian間jian形xing成cheng很hen強qiang的de電dian場chang從cong而er產chan生sheng撞zhuang擊ji電dian離li、redianzifasheheredianlixianxiangdaozhifeihu。feihudechanshengjiangjiakuaichudianbiaomiandeyanghua,yanzhongdejiangshaoshichudianerfashengguzhang。suizhejidianyitihuajishudefazhan,yuelaiyueduodejichengdianluyongyugongchengjixie,shunshimaichongyejiangduizhexiedidianpingmingandianluchanshenghenqiangdeganrao,shikongzhiwuchajiadanaizhikongzhishichang。
2 抑製措施
常規設計中所選用的繼電器、電磁閥、dianlabadengganxingfuzaibufenmeiyoushunshifandianshideyizhicuoshi,zhechangdaozhidianqibufenguzhanglvshenggao,yincihenyoubiyaocaiqufandiandongshideyizhicuoshi。congjiandanshiyongdejiaoduchufa,changyongdeyizhiwangluoruxia:
(1)D網絡

如圖2,該網絡常裝在線圈兩端,在開關斷開瞬間電感線圈兩端的反電勢被續流二極管鉗位於1V以下,故該網絡對反電勢的抑製效果較好。但由於電能損耗少,電磁機構的動作頻率降低很多。續流二極管的選取一般為:耐壓值≥電源電壓,額定電流≥負載電流。
(2)R-D網絡

如圖3,在D網絡的基礎上再串聯電阻R,可對動作靈敏度和反電動勢的抑製統籌兼顧,隻要R、D選擇適當,應用效果較好。R-D網絡通常置於線圈兩端,如圖3。D參數選擇可令R=0時用D網絡選擇法。R參數選擇分為兩步:第di一yi步bu確que定ding阻zu值zhi,先xian用yong較jiao大da的de可ke變bian電dian阻zu器qi串chuan入ru,從cong幾ji十shi千qian歐ou逐zhu步bu減jian小xiao,直zhi到dao電dian磁ci機ji構gou動dong作zuo速su度du滿man足zu要yao求qiu,同tong時shi又you無wu幹gan擾rao出chu現xian,即ji可ke確que定ding其qi阻zu值zhi。第di二er步bu確que定dingR的功率,由式(3)計算:
式中:
f——電磁機構動作頻率;
(3)R-C網絡

如圖4,在網絡中串聯電容C。網絡中電阻值的選擇可按式(4):
電阻的功率:
網絡中C值的選擇如下:
式中:

式中:
E——電源電壓;
R——網絡中的電阻;
f——電磁機構的動作頻率。
實(shi)踐(jian)表(biao)明(ming),一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)上(shang)述(shu)三(san)種(zhong)網(wang)絡(luo)就(jiu)近(jin)加(jia)於(yu)線(xian)圈(quan)兩(liang)端(duan)即(ji)可(ke)有(you)效(xiao)抑(yi)製(zhi)瞬(shun)時(shi)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)對(dui)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)破(po)壞(huai),提(ti)高(gao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。對(dui)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he),可(ke)在(zai)觸(chu)點(dian)上(shang)另(ling)加(jia)保(bao)護(hu)網(wang)絡(luo)。
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